CN103443409B - 燃气发动机的可燃气体供给装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃气发动机的可燃气体供给装置，其目的在于，使设于吸气阀棒的突出部在供突出部能够滑动地嵌合的套筒的内周面位于所述吸气阀棒的所述突出部的移动范围内，伴随着该吸气阀棒的移动而开闭的可燃气体喷射孔形成为长圆，从而延长向吸气通路喷射的可燃气体的喷射期间，促进可燃气体与吸气通路的供气之间的混合，从而实现在燃烧室内的燃烧效率提高与燃料消耗率的改善。在燃气发动机的可燃气体供给装置中，可燃气体在吸气阀棒(4)的外周侧沿着轴向流动，并向汽缸盖(1)内的吸气通路(2)供给，其特征在于，在吸气阀棒(4)设有突出部(5)，该突出部(5)的外径大于该吸气阀棒(4)的外径，且具有与该吸气阀棒(4)同心且平行的部分，在供突出部(5)能够滑动地嵌合的套筒(6)的内周面具备伴随着突出部(5)的移动而开闭的可燃气体喷射孔(6a)，可燃气体喷射孔(6a)形成为长圆，并且使长圆的开口上下端范围部位于突出部(5)的移动范围内。

Description

燃气发动机的可燃气体供给装置
技术领域
本发明涉及将燃气发动机的可燃气体向吸气通路内供给的可燃气体的供给装置。
背景技术
在燃气发动机中，作为使在吸气通路中流动的空气与可燃气体混合的一个例子，构成为在气体供给管处连结有喷射喷嘴，并将可燃气体从喷嘴向供气歧管内喷出。
在该情况下，由于可燃气体的喷射喷嘴向吸气歧管内突出，因此吸气歧管内的空气流紊乱，存在吸气的流通阻力增大的趋势。
在将可燃气体向吸气通路供给的现有的燃气发动机中，例如像日本特开平9-268923号(专利文献1)所公开的那样，气体喷射喷嘴以横穿吸气管的方式设置，因此该气体喷射喷嘴相对于吸气的流而成为阻力，向汽缸内的供气或包含燃料的供气的吸入所需要的抽取工作量增大，从而带来燃料消耗率的增大。
因此，在日本专利第3653031号公报(专利文献2)中，在附图1(A)中表示吸气阀关闭时及吸气阀打开时，附图标记1是汽缸盖，附图标记2是汽缸盖1内的吸气通路，附图标记3是吸气阀，附图标记4是吸气阀3的吸气阀棒。在该吸气阀棒4设有突起部5，该突起部5的直径大于吸气阀棒4的直径，且具有与吸气阀棒4同心的与吸气阀棒4平行的圆筒面5a。突起部5的圆筒面5a滑动自如地与以向汽缸盖1内的吸气通路2突出的方式固定于汽缸盖1的套筒6嵌合。
另外，如图2(B)所示，在所述套筒6设有多个可燃气体喷射孔6a。
而且，公开有如下所述的技术，在关闭吸气阀棒4时，由于突起部5的圆筒面5a位于可燃气体喷射孔6a的可燃气体通路7侧，因此可燃气体不从可燃气体喷射6a向吸气通路2喷射。
另一方面，在打开吸气阀棒4时，突起部5的圆筒面5a从可燃气体喷射孔6a向吸气通路2侧移动，因此来自可燃气体通路7的可燃气体从可燃气体喷射孔6a向吸气通路2喷射。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-268923号公报
专利文献2：日本专利第3653031号
发明概要
发明要解决的课题
然而，根据专利文献2的构造，在向吸气通路2喷射的可燃气体在短时间内被喷射的情况下，吸气通路2内的可燃气体与吸气之间的搅拌有时无法充分完成。
发明内容
本发明是为了解决上述不良情况而完成的，其目的在于，使设于该吸气阀棒的突出部在供突出部能够滑动地嵌合的套筒的内周面位于所述吸气阀棒的所述突出部的移动范围内，使伴随着该吸气阀棒的移动而开闭的可燃气体喷射孔形成为长圆形，从而延长向吸气通路喷射的可燃气体的喷射时间，促进该可燃气体与在吸气通路中流动的供气之间的混合，从而提高燃烧室内的燃烧效率并实现燃料消耗率的改善。
解决方案
本发明为了解决上述课题，提供一种燃气发动机的可燃气体供给装置，该燃气发动机的可燃气体供给装置通过吸气阀的开闭所带来的吸气阀棒的上下移动而向吸气通路供给可燃气体，其特征在于，
所述燃气发动机的可燃气体供给装置具备：
突出部，其形成于所述吸气阀棒的轴向的一部分，且外径比周边大；
套筒，其供该突出部能够滑动地嵌合；
可燃气体喷射孔，其在该套筒形成为沿该套筒的轴向较长的长圆，且伴随着所述吸气阀棒向所述突出部的下方向的移动而将所述套筒之内与所述吸气通路连通。
根据上述结构，通过将可燃气体喷射孔设为长圆，延长向吸气通路喷射的可燃气体的喷射时间，促进该可燃气体与在吸气通路中流动的供气之间的混合，从而提高燃烧室内的燃烧效率并改善燃料消耗率。
另外，在本发明中优选的是，使所述可燃气体喷射孔的长圆上端缘向可燃气体喷射正时点火提前角方向移动。
根据上述结构，可燃气体喷射孔成为长圆，可燃气体喷射开始初期的可燃气体喷射量变少，因此通过向可燃气体喷射正时点火提前角方向移动，具有在可燃气体喷射工序全程中确保可燃气体喷射量且促进空气与可燃气体的搅拌的效果。
另外，在本发明中优选的是，所述可燃气体喷射孔的长圆设为，端部的半径R与两端部的所述半径R的中心间长度H(长圆轴间距)满足半径R＜中心间长度H。
根据上述结构，通过增大可燃气体喷射孔的长圆的长度，能够延长可燃气体的喷射时间，从而促进该可燃气体与在吸气通路中流动的供气之间的搅拌。
另外，在本发明中优选的是，所述可燃气体喷射孔的长圆设为，端部的半径R与两端部的所述半径R的中心间长度H(长圆轴间距)之比R／H处于0.2≤R／H≤1.3的范围。
根据上述结构，能够防止产生如下所述的不良情况：当比值变得小于0.2时，可燃气体的流通阻力变大，产生可燃气体的供给量的不足，当比值变得大于1.3时，可燃气体的流通阻力变小，可燃气体在短期间被被导入到吸气管内，该可燃气体与空气之间的搅拌无法充分进行。
另外，在本发明中优选的是，所述可燃气体喷射孔的长圆轴线L2相对于所述套筒的轴线L1倾斜。
根据上述结构，在吸入阀向上下方向的工作中，吸入阀棒的突出部的外周面与可燃气体喷射孔的周边之间的滑动接触位置在吸入阀工作中沿周向发生变化，因此能够抑制对该外周面的损伤、局部磨耗增大。
发明效果
使设于该吸气阀棒的突出部在供突出部能够滑动地嵌合的套筒的内周面位于所述吸气阀棒的所述突出部的移动范围内，将伴随着该吸气阀棒 的移动而开闭的可燃气体喷射孔形成为长圆，从而延长向吸气通路喷射的可燃气体的喷射时间，促进该可燃气体与在吸气通路中流动的供气之间的混合，从而能够提高燃烧室内的燃烧效率并实现燃料消耗率的改善。
附图说明
图1表示本发明的实施方式的燃气发动机的可燃气体供给装置的主要部分结构，其中，(A)表示吸气阀关闭时的概要剖视图，(B)表示吸气阀打开时的概要剖视图。
图2中，(A)表示吸气阀、排气阀的开口面积和可燃气体喷射孔的开口面积相对于时间(或曲轴转角)的关系图，(B)表示吸气阀的突出部与套筒的可燃气体喷射孔的相对位置关系图。
图3中，(A)表示本发明的套筒的可燃气体喷射孔的形状图，(B)表示现有技术的可燃气体喷射孔的形状图，(C)表示图3(A)的Y向视图，(D)表示图3(B)的Z向视图。
图4表示基于本发明的可燃气体喷射孔的形状的试验结果的比较图。
图5表示图3(A)的F向视图。
具体实施方式
以下，使用图示的实施方式来详细说明本发明。
其中，该实施方式所述的构成零件的尺寸、材质、形状及其相对配置等并不特别限于特定的记载，其主旨并非将本发明的范围仅限定于此，仅是说明例而已。
在图1中，附图标记1是汽缸盖，附图标记2是汽缸盖1内的吸气通路，附图标记3是吸气阀，附图标记4是吸气阀3的吸气阀棒。在该吸气阀棒4设有突出部5，该突出部5的直径大于吸气阀棒4的直径，该突出部5具有与吸气阀棒4同心且与吸气阀棒4平行的圆筒面5a。突出部5的外周面5a滑动自如地与以向汽缸盖1内的吸气通路2突出的方式固定于汽缸盖1的套筒6(通称：气体阀座)嵌合。
在图1的实施例中，在汽缸盖1设有吸气阀3，在图1(A)中表示关闭了吸气阀3的情况，在图1(B)中表示完全打开了吸气阀3的情况。 吸气阀3的吸气阀棒4在中途切断而进行表示，但该吸气阀棒4穿过汽缸盖1并借助未图示的阀驱动装置在上下方向上被往复驱动，对吸气端口9进行开闭。
需要说明的是，在汽缸盖1配置有未图示的排气阀。吸气阀3及排气阀利用借助定时齿轮等机械式地连结于未图示的曲柄轴的未图示的阀驱动装置而以在规定的正时对给排气端口进行开闭的方式被往复驱动。
另外，配置于套筒6的可燃气体喷射孔6a配置在吸气阀3的突出部5的滑动范围内。
图1(A)所示的吸气阀3的位置处于关闭可燃气体喷射孔6a的状态，可燃气体供给路7与吸气通路2被吸气阀3的突起隔离。
在图1(B)中，吸气阀3处于完全打开状态，可燃气体供给路7与吸气通路2经由吸气阀棒4的外周与套筒6的内周的间隙8及套筒6的可燃气体喷射孔6a而连通，且将可燃气体在从可燃气体喷射孔6a朝向吸气通路2的方向上呈放射状地喷射。
图2(A)表示吸气阀排气阀的开口面积和可燃气体喷射孔6a的开口面积相对于时间(或曲轴转角)的关系，图2(B)表示吸气阀3的突起部5与套筒6的可燃气体喷射孔6a的相对位置关系。
在图2(A)中，排气阀开口面积E与吸气阀开口面积S重叠的部分是吸气阀与排气阀一起打开的遮盖期间。
B表示长圆可燃气体喷射孔6a的情况，C表示圆形可燃气体喷射孔6b的可燃气体喷射开始时期，B′、C′分别表示可燃气体喷射停止时期。
而且，G(实线)表示长圆可燃气体喷射孔6a的开口面积，J(虚线)表示圆形可燃气体喷射孔6b的开口面积。G(实线)的开口面积与J(虚线)的开口面积形成为大致相同。
在吸气阀打开时期A，在图2(B)中，吸气阀棒4的突起部5的始端X处于A位置，图1中的可燃气体供给路7与吸气通路2未被连通。
即，可燃气体喷射孔6a被封闭。
当吸气阀3下降而始端X到达喷射孔6a的始端B时，在图2(A)的B中，可燃气体喷射孔6a开始打开。随着吸气阀3进一步下降，可燃气体喷射孔开口面积增大，当吸气阀3转为上升时，开口面积转为减少，当 始端X再次到达可燃气体喷射孔6a的始端B时，在图2(A)的B′处，可燃气体喷射孔6a关闭。
而且，在图3(A)中示出可燃气体喷射孔6a的形状作为本申请的一实施例，在图3(B)中示出现有形状。
如图3(A)所示，可燃气体喷射孔6a形成为与套筒6的轴线平行的长圆形状。长圆形状为随着从套筒6的内侧面向外周面而朝向斜下方倾斜的可燃气体喷射孔6a形成有八个。八个可燃气体喷射孔6a沿着套筒6的外周隔着大致均等间隔地配置。
在图3(B)中示出现有的可燃气体喷射孔形状6b，形成为圆形状的可燃气体喷射孔6b，由于可燃气体的流通阻力较少，因此具有可燃气体在较短时间内喷射得较多的趋势。如图2(A)所示，圆形可燃气体喷射孔6b的开口面积J(虚线)在比长圆可燃气体喷射孔6a的开口面积G(实线)短的期间(曲轴转角度)进行开闭操作。
因而，在是长圆形状的可燃气体喷射孔6a的情况下，始端X到达喷射孔6a的始端B的位置形成于比圆形状的可燃气体喷射孔6b的开口位置提前n的位置(可燃气体喷射正时点火提前角方向)。n的量根据发动机的规格而适当地确定即可。
另外，在图5(A)中表示图3(A)的F向视，长圆形状中，两端的半径R中心间距离(长圆轴间距)H远比两端的半径R大。
其中，配置于套筒6的可燃气体喷射孔6a成为长圆的开口上下端范围配置在吸气阀3的突出部5的滑动范围内而进行开闭的构造。
需要说明的是，在本实施方式中，在图5(B)中表示图3(A)的F向视，也可以形成为使长圆形状的可燃气体喷射孔6a的长圆轴线L2与套筒6的轴线L1具有倾斜角度θ。
在这种情况下，在吸入阀3的工作中，吸入阀棒4的突出部5的外周面5a与可燃气体喷射孔6a的周边之间的滑动接触位置在吸入阀工作中沿周向发生变化，因此能够抑制对该外周面的损伤、磨耗。
图4是表示基于可燃气体喷射孔6a的形状的燃烧试验结果的比较图。
需要说明的是，一览表的数值仅是实验的一个例子。
在图4中，NO.1是现有的圆形状的情况，NO.2是本发明的第一例的 情况，NO.3是本发明的第二例的情况，NO.4是使NO.2与米勒发动机对应的情况。
在NO.1的现有的圆形状的情况下，可燃气体喷射孔总面积达到1017mm2，由于是圆形状，因此可燃气体的流量阻力较小，在短期间内将可燃气体导入到吸气通路，从而推断出在燃烧室10内的可燃气体的搅拌无法充分进行，在实用性上没有问题，但成为留有改善的余地的燃烧评价。
NO.2形成长圆形状，与两端的半径R相比，两端的半径的中心间距离小于R且为R／H＝1.3，可燃气体喷射孔总面积达到1188mm2，可燃气体喷射孔总面积大于NO.1。
但是，由于形成长圆而减小半径R，因此可燃气体的流量阻力上升，喷射时间随之变长，从而促进可燃气体与吸气的搅拌，成为大致完美的燃烧。
NO.3形成长圆形状，与两端的半径R相比，两端的半径的中心间距离大于R且为R／H＝0.2，可燃气体喷射孔总面积达到982mm2，可燃气体喷射孔总面积小于NO.1。
但是，由于形成长圆而减小半径R，因此可燃气体的流量阻力相对于NO.2而进一步上升，喷射时间随之进一步延长，从而充分地促进与吸气的搅拌，成为完美的燃烧。
NO.4形成与NO.2相同的形状，在作为适用于米勒循环发动机的内容的情况下进行试验，表示将吸气阀3的打开时期延迟了m的情况，因此吸气阀打开期间变短，可燃气体喷射孔的开口面积达到973mm2(图4的网点部分封闭)，无法供给必要量的可燃气体。
因而，配置于套筒6的可燃气体喷射孔6a成为配置在吸气阀3的突出部5的滑动范围内而进行开闭的构造，因此长圆的R与中心间长度H(长圆轴间距)基于吸气阀3的突出部5的滑动范围来确定R／H的比率即可。
基于以上的结果，通过可燃气体喷射孔6a的形状成为长圆形，并确保可燃气体向吸气管2内的导入时间，由此促进空气与可燃气体的搅拌，能够获得最优的燃烧，从而提高燃烧室内的燃烧效率并改善燃料消耗率。
产业上的可利用性
也可以用于使将可燃气体向吸气通路内供给的可燃气体的喷射部不 向吸气通路内突出、减小在吸气通路内流动的吸气的流通阻力的燃气发动机的可燃气体供给装置。
附图标记说明如下：
1 汽缸盖
2 吸气通路
3 吸气阀
4 吸气阀棒
5 突出部
6 套筒
7 可燃气体通路
8 圆筒空心部
9 吸气端口
10 燃烧室
5a 外周面
6a 可燃气体喷射孔 。

Claims (5)

1.一种燃气发动机的可燃气体供给装置，该燃气发动机的可燃气体供给装置通过吸气阀的开闭所带来的吸气阀棒的上下移动而向吸气通路供给可燃气体，其特征在于，
所述燃气发动机的可燃气体供给装置具备：
突出部，其形成于所述吸气阀棒的轴向的一部分，且外径比周边大；
套筒，其供该突出部能够滑动地嵌合；
可燃气体喷射孔，其在该套筒上形成为沿该套筒的轴向较长的长圆，且伴随着所述吸气阀棒向所述突出部的下方向的移动而将所述套筒之内与所述吸气通路连通，
通过将所述可燃气体喷射孔形成为长圆形，从而延长向所述吸气通路喷射的所述可燃气体的喷射时间。
2.根据权利要求1所述的燃气发动机的可燃气体供给装置，其特征在于，
使所述可燃气体喷射孔的长圆上端缘向可燃气体喷射正时点火提前角方向移动。
3.根据权利要求1所述的燃气发动机的可燃气体供给装置，其特征在于，
所述可燃气体喷射孔的长圆设为，端部的半径R与两端部的所述半径R的中心间长度H(长圆轴间距)满足半径R＜中心间长度H。
4.根据权利要求1所述的燃气发动机的可燃气体供给装置，其特征在于，
所述可燃气体喷射孔的长圆设为，端部的半径R与两端部的所述半径R的中心间长度H(长圆轴间距)之比R/H处于0.2≤R/H≤1.3的范围。
5.根据权利要求1所述的燃气发动机的可燃气体供给装置，其特征在于，
所述可燃气体喷射孔的长圆轴线(L2)相对于所述套筒的轴线(L1)倾斜。
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